Elektrische Maschinen

Inhalt

1 Allgemeine Grundlagen elektrischer Maschinen

1.1 Prinzipien elektrischer Maschinen

1.1.1 Vorgaben im Elektromaschinenbau

1.1.2 Energiewandlung und Bezugspfeile

1.1.3 Bauarten und Gliederung elektrischer Maschinen

1.1.4 Leistung und Bauvolumen elektrischer Maschinen

1.2 Der magnetische Kreis elektrischer Maschinen

1.2.1 Aufbau magnetischer Kreise

1.2.2 Elektrobleche und Eisenverluste

1.2.3 Spannungen und Kräfte im Magnetfeld

1.2.4 Der magnetische Kreis mit Dauermagneten

2 Gleichstrommaschinen

2.1 Aufbau und Bauteile

2.1.1 Prinzipieller Aufbau

2.1.2 Bauteile einer Gleichstrommaschine

2.1.3 Ankerwicklungen

2.1.4 Dauermagneterregte Kleinmaschinen und Sonderbauformen

2.2 Luftspaltfelder und Betriebsverhalten

2.2.1 Erregerfeld und Ankerrückwirkung

2.2.2 Spannungserzeugung und Drehmoment

2.2.3 Stromwendung

2.2.4 Wendepole und Kompensationswicklung

2.3 Kennlinien und Steuerung von Gleichstrommaschinen

2.3.1 Anschlussbezeichnungen und Schaltbilder

2.3.2 Kennlinien von Gleichstrommaschinen

2.3.3 Verfahren zur Drehzahländerung

2.3.4 Dynamisches Verhalten von Gleichstrommaschinen

2.4 Stromrichterbetrieb der Gleichstrommaschine

2.4.1 Netzgeführte Stromrichterantriebe

2.4.2 Antriebe mit Gleichstromsteller

2.4.3 Probleme der Stromrichterspeisung

3 Transformatoren

3.1 Aufbau und Bauformen

3.1.1 Eisenkerne von Einphasen- und Drehstromtransformatoren

3.1.2 Wicklungen

3.1.3 Wachstumsgesetze und Kühlung

3.2 Betriebsverhalten von Einphasentransformatoren

3.2.1 Spannungsgleichungen und Ersatzschaltung

3.2.2 Leerlauf und Magnetisierung

3.2.3 Verhalten bei Belastung

3.2.4 Kurzschluss des Transformators

3.2.5 Transformatorgeräusche

3.3 Betriebsverhalten von Drehstromtransformatoren

3.3.1 Schaltzeichen und Schaltgruppen

3.3.2 Schaltgruppen bei unsymmetrischer Belastung

3.3.3 Direkter Parallelbetrieb

3.3.4 Regelbare Ortsnetztransformatoren (RONT)

3.4 Sondertransformatoren

3.4.1 Änderung der Übersetzung und der Strangzahl

3.4.2 Kleintransformatoren und Messwandler

3.4.3 Spartransformatoren und Drosselspulen

4 Allgemeine Grundlagen der Drehstrommaschinen

4.1 Drehstromwicklungen

4.1.1 Ausführungsformen von Drehstromwicklungen

4.1.2 Wicklungsfaktoren

4.2 Umlaufende Magnetfelder

4.2.1 Durchflutung und Feld eines Wicklungsstranges

4.2.2 Drehfelder

4.2.3 Blindwiderstände der Drehstromwicklung

4.2.4 Spannungserzeugung und Drehmoment

4.3 Symmetrische Komponenten

4.3.1 Drehstromsystem

4.3.2 Zweiphasensystem

5 Asynchronmaschinen

5.1 Aufbau und Wirkungsweise

5.1.1 Ständer und Läufer der Asynchronmaschine

5.1.2 Asynchrones Drehmoment und Frequenzumformung

5.1.3 Drehtransformatoren

5.2 Darstellung der Betriebseigenschaften

5.2.1 Spannungsgleichungen und Ersatzschaltung

5.2.2 Einzelleistungen und Drehmoment

5.2.3 Stromortskurve

5.2.4 Betriebsbereiche und Kennlinien

5.2.5 Drehmomente und Kräfte der Oberfelder

5.3 Steuerung von Drehstrom-Asynchronmaschinen

5.3.1 Verfahren zur Drehzahländerung

5.3.2 Ersatzschaltung und Betrieb mit frequenzvariabler Spannung

5.3.3 Anlass- und Bremsverfahren

5.3.4 Unsymmetrische Betriebszustände

5.3.5 Dynamisches Verhalten von Asynchronmaschinen

5.4 Stromrichterbetrieb von Asynchronmaschinen

5.4.1 Spannungsänderung mit Drehstromstellern

5.4.2 Untersynchrone Stromrichterkaskade

5.4.3 Einsatz von Frequenzumrichtern

5.4.4 Motorrückwirkungen bei Umrichterbetrieb

5.5 Spezielle Bauformen und Betriebsarten der Asynchronmaschine

5.5.1 Stromverdrängungs- und Doppelstabläufer

5.5.2 Linearmotoren

5.5.3 Asynchrongeneratoren

5.5.4 Die elektrische Welle

5.5.5 Doppeltgespeiste Schleifringläufermotoren

5.5.6 Energiesparmotoren mit Wirkungsgrad-Klassifizierung

5.6 Einphasige Asynchronmaschinen

5.6.1 Einphasenmotoren ohne Hilfswicklung

5.6.2 Einphasenmotoren mit Kondensatorhilfswicklung

5.6.3 Einphasenmotoren mit Widerstandshilfswicklung

5.6.4 Der Drehstrommotor am Wechselstromnetz

5.6.5 Spaltpolmotoren

6 Synchronmaschinen

6.1 Aufbau der Synchronmaschine

6.1.1 Bauformen

6.1.2 Erregersysteme

6.1.3 Synchronmaschinen mit Dauermagneterregung

6.1.4 Synchronmaschinen mit Zahnspulenwicklungen

6.2 Betriebsverhalten der Vollpolmaschine

6.2.1 Erregerfeld und Ankerrückwirkung

6.2.2 Zeigerdiagramm und Ersatzschaltung

6.2.3 Synchronmaschinen im Alleinbetrieb

6.2.4 Synchronmaschinen im Netzbetrieb

6.2.5 Besonderheiten der Schenkelpolmaschine

6.3 Verhalten der Synchronmaschine im nichtstationären Betrieb

6.3.1 Drehzahlsteuerung und Stromrichterbetrieb

6.3.2 Pendelungen und unsymmetrische Belastung

6.3.3 Die Synchronmaschine in Zweiachsendarstellung

6.3.4 Stoßkurzschluss

6.4 Spezielle Bauarten von Synchronmaschinen

6.4.1 Turbogeneratoren

6.4.2 Die Einphasen-Synchronmaschine

6.4.3 Betriebsverhalten dauermagneterregter Synchronmotoren

6.4.4 Synchrone Langstator-Linearmotoren

6.4.5 Transversalflussmotoren

6.5 Synchrone Kleinmaschinen

6.5.1 Reluktanzmotoren

6.5.2 Hysteresemotoren

6.5.3 Schrittmotoren

7 Stromwendermaschinen für Wechsel- und Drehstrom

7.1 Übersicht

7.2 Universalmotoren

7.2.1 Aufbau und Einsatz

7.2.2 Ersatzschaltung und Zeigerdiagramm

7.2.3 Verfahren der Drehzahländerung

7.2.4 Stromwendung

8 Betriebsbedingungen elektrischer Maschinen

8.1 Elektrotechnische Normung und Vorschriften

8.2 Bauformen und Schutzarten

8.3 Explosionsgeschützte Ausführungen

8.4 Verluste, Erwärmung und Kühlung

8.5 Betriebsarten und Leistungsschildangaben

8.6 Motoren für drehzahlgeregelte Antriebe

9 Anhang

Formelzeichen und Einheiten

Indizes

Schreibweise von Formelzeichen elektrischer und magnetischer Größen

Berechnung der Aufgaben

Literatur

Schrifttum

Elektrische Maschinen (Auswahl)

Verzeichnis verwendeter oder weiterführender Fachliteratur

Index